von Gooch.

Einteilung. 59 soll, wo sie nötig ist, auch stets horizontal vorausgesetzt werden;

daher fällt sie gelegentlich in den Figuren mit der Schubrichtung des Schiebers zusammen. Vom Schieber selbst sind nur die beiden Über- deckungen nötig, gewöhnlich genügt sogar die äussere allein. Daher darf stets ein einfacher Vollschieber angenommen werden. Die An- wendung der Diagramme auf andere Schieber bietet nach den bis- herigen Entwickelungen keine Schwierigkeiten. Von denbeiden Drehungs- richtungen wird die im Sinne des Uhrzeigers erfolgende stets als Vorwärts-, die entgegengesetzte als Rückwärtsdrehung be zeichnet werden.

Die Steuerungsanordnungen selbst sind in den Figuren nur als Gerippe in kräftigen Linien dargestellt, gewöhnlich für den linken toten Punkt der Kurbel voll ausgezogen, für den rechten gestrichelt.

Die Gelenke sind durch kleine Kreischen bezeichnet. Feste Drehpunkte werden mit einem kleinen Lager umgeben, das an der Grundplatte eine schmale Schraffur erhält. Bei festen Prismenführungen sind auf beiden Seiten der geradlinig geführten Stange zwei parallele Linien gezogen und diese ausserhalb auch schraffiert. Das Schieberdiagramm ist gewöhnlich an der Welle selbst als Mittelpunkt gezeichnet, nur in grösserem Maßstabe. Wo sich die Darstellung der Steuerung und das Diagramm schneiden würden, sind die Linien des Steuerungs- gerippes unterbrochen.

I. Abschnitt.

Umsteuerungen mit veränderlicher Koppel.

1. Kapitel.

Die Umsteuerung von Gooch.

$ 17. Beschreibung der Steuerung.

Die Umsteuerung von Gooch besitzt, S. Fig. 22 u. 23, Taf. IV, zwei Exzenter, E, und E,, die so aufgekeilt sind, dass jedes die Maschine bei Übertragung durch eine gewöhnliche Schubkurbel in einem anderen Sinne drehen würde, E, nach vorwärts, E, nach rückwärts. Daher werden die beiden Exzenter als Vorwärts‘

Exzenter, E,, und Rückwärts-Exzenter, E,, unterschieden.

60 Die Umsteuerung von Gooch.

Sie erhalten gewöhnlich gleiche Halbmesser und gleiche Voreilwinkel. Befindet sich die Kurbel in einem ihrer toten Punkte, so stehen die beiden Exzenter daher symmetrisch gegenüber der Schubrichtung OS des Schiebers, für den linken toten Punkt in E,, E;, für den rechten in E}, E}.

Von den beiden Exzentern führen zwei gewöhnlich unter sich gleich lange Exzenterstangen, die Vorwärtsexzenterstange

!, und die Rückwärtsexzenterstange /,, nach den beiden Endpunkten V und A der Koppel. Greift dabei für den linken, vom Cylinder abgewendeten toten Punkte der Kurbel /, am oberen, l, am unteren Endpunkte der Koppel an, wie es in Fig. 22 voll aus- gezogen ist, so bilden die Halbmesser der beiden Exzenter, die beiden Exzenterstangen und die Koppel ein offenes Fünfeck OE}V'RE,, und die Steuerung heisst eine mit offenen Stangen. Wenn da- gegen, wie es in Fig. 23 voll ausgezogen ist, für die gleiche Stellung der Kurbel /, am unteren, !, am oberen Endpunkte der Koppel an- greift, so bilden die fünf Stücke ein überschlagenes Fünfeck, und das giebt eine Steuerung mit gekreuzten Stangen. Im rechten toten Punkte der Kurbel ist dann das Fünfeck OE/ V"R”’E,. umgekehrt bei offenen Stangen ein überschlagenes, bei gekreuzten ein offenes.

Die Koppel wird stets so angeordnet, dass sie für die beiden toten Punkte der Kurbel, also je in den beiden in den Figuren ge-

‚zeichneten Lagen, genau symmetrisch zur Schubrichtung OS des

Schiebers steht, d.h. mit ihrem Mittelpunkte M’ und M’” in OS und

mit der geraden Verbindungslinie ihrer Endpunkte, der «Koppel-

sehne» V’R’ und V’R” seikrecht zu OS. Der Mittelpunkt M

wird manchmal durch eine feste Prismenführung ununterbrochen genau in OS erhalten. Gewöhnlich begnügt man sich aber in dieser’ Rich- tung mit einer Annäherung und führt entweder den Mittelpunkt oder

einen der Endpunkte der Koppel in einem durch M’M”, V’V” oder R’R" gehenden Kreisbogen, indem man den geführten Punkt durch

eine Stange von einem festen Punkte A aus unterstützt.- Damit die Koppel dabei für die toten Punkte der Kurbel wirklich in die gleiche symmetrische Lage gegenüber OS kommt, muss der Punkt A in der Senkrechten durch die Mitte M, V oder R der Strecke M’M”", V'V”

oder R’R’ angenommen werden. Da diese Aufhängung keinerlei

Veränderung gestattet, so muss sich die Koppel für alle Einstellungen der Steuerung gleich bewegen.

Zur weiteren Übertragung der Bewegung ist die Koppel ihrer Länge nach mit einem passend gekrümmten Schlitze versehen, sie ist also als «Gleitrahmen» oder «Steuertasche» ausgebildet.

Beschreibung. 61 Im Schlitze befindet sich ein «Stein» B mit einem Zapfen, der durch die «Schieberschubstange» BC mit dem Zapfen € an der geradlinig geführten Schieberstange CS verbundenist. Eine Änderung der Dampfverteilung und des Drehungssinnes der Maschine wird da- durch ermöglicht, dass der Stein B im Schlitze der Koppel in ver- schiedenen Höhen eingestellt werden kann. Zu diesem Zwecke wird die Schieberschubstange im Punkte D durch eine «Hängestange»

DF aufgehängt oder unterstützt, die am Endpunkte F des «Aufwerf- hebels» @F gelenkig befestigtist. @ ist die fest gelagerte «Steuer- welle»; diese trägt noch einen zweiten Hebel GH, von dessen End- punkt H aus die «Steuerstange» HJ nach dem Standorte des Maschinenwärters führt, wo sie an einem «Steuerhebel», einer

«Steuerschraube» oder bei grösseren Maschinen an einer Dampf- Umsteuerungsvorrichtung befestigt ist. Von dort aus wird der Stein B im Schlitze der Koppel in der erforderlichen Höhe eingestellt.

Wenn der unterstützte Punkt D der Schieberschubstange zwischen B und (' angenommen wird, so muss er möglichst nahe an den Stein BD gelegt werden, damit das freie Ende BD der Stange weniger leicht in zitternde Bewegung gerät. Manchmal liegt D aber auch ausser- halb von B, doch gleichfalls möglichst nahe daran, da sonst die Stange unnötig lang ausfallen würde.

Bei horizontalen Maschinen ist an derSteuerwelle noch ein Gewicht angebracht, das die Gewichte des Aufwerfhebels @F, der Hänge- stange FD und der Schieberschubstange, soviel davon auf den Punkt D entfällt, ausgleichen soll. Sonst würde das Heben des Steines zu viel Kraft erfordern. Oft wird auch das Gewicht durch eine Feder ersetzt. Senkrechte Maschinen bedürfen einer solchen Ausgleichung nicht.

$ 18. Gestalt der Koppel und Aufhängung der Schieberschubstange.

Für eine gute Dampfverteilung muss der Schieber, wie früher entwickelt wurde, auf beiden Seiten des Cylinders je gleich weit vor- öffnen. Die Mitte zwischen den beiden zugehörigen Stellungen des Schiebers war als seine Mittellage bezeichnet worden. Diese Mittel- lage ist aber durch die Lage des Schieberspiegels ganz bestimmt vor- geschrieben. Daher geht das Voröffnen nur dadurch auf beiden Seiten je gleich zu machen, dass die Mittellage des Schiebers für alle Einstellungen der Steuerung unveränderlich an derselben Stelle erhalten wird. Vollkommene Unveränderlichkeit ist allerdings nicht bei allen Umsteuerungen erreichbar.

62 Die Umsteuerung von Gooch.

Bei der Steuerung von Gooch wird die Mittellage des Schiebers durch eine geeignete Krümmung des Koppelschlitzes unveränderlich erhalten. Um diese zu bestimmen muss zunächst angenommen werden, der Stein bewege sich bei jeder Einstellung je in einer Parallelen g zu OS, s. Fig. 22 u. 23. Für die beiden toten Punkte der Kurbel befände er sich dann in den Schnittpunkten dieser Geraden mit den

Mittellinien des Sehlitzes, also in B’ und B”, und der Mittelpunkt B der Strecke B’B" wäre seine Mittellage. Der geometrische Ort aller

dieser Mittellagen B deckt sich daher mit der in $ 14 eingeführten scheinbaren Mittellage VR des Schlitzes in der Koppel.

Da ferner B’C’ | BC | B"’C” bleibt, so folgt C' dem Steine kon-

gruent, C ist also die Mittellage dieses Zapfens für die augenblick-

liche Einstellung der Steuerung. Da nun C' mit dem Schieber durch

die Schieberstange starr verbunden ist, so muss, wenn sich die Mittel- lage des Schiebers nicht ändern darf, auch die Mittellage des Zapfens C bei einer Hebung oder Senkung des Steines ungeändert an ihrer Stelle bleiben. Das wird aber nur dann geschehen, wenn der Schlitz - der Koppel in seiner scheinbaren Mittellage nach einem Kreisbogen gekrümmt wird, dessen Halbmesser gleich der Länge der Schieberschubstange ist und dessen Mittelpunkt sich auf der Seite des Schiebers in (' befindet. Dieser Kreis ist in den Figuren strichpunktiert. Für die beiden toten Punkte der Kurbel rückt der

Kreismittelpunkt dann nach C’ und C’”, während sich der Schlitz

um gleich viel in kongruente Lagen mit verschiebt. Bei einer Änderung

der Einstellung der Steuerung werden daher auch C’ und C” je

ungeändert an ihrer Stelle bleiben. Die Steuerung von Gooch in der jetzt untersuchten symmetrischen Anordnung arbeitet daher mit voll- ständig unveränderlichem Voröffnen, und dieses muss nur ein für allemal auf beiden Seiten gleich eingestellt werden.

Die Annahme, der Stein bewege sich stets in einer Parallelen zu OS, wurde im Anschlusse an die Annäherungen des $ 14 gemacht.

Es hätte aber auch angenommen werden können, der Stein behalte jedesmal seine Lage gegenüber der Koppel unverändert bei. An der letzten Untersuchung hätte das nichts geändert, da die Punkte B'

und B” für beide Annahmen an der gleichen Stelle bleiben. Der

Wirklichkeit entspricht jedoch keine. Der Stein bewegt sich vielmehr in einer krummen Bahn und verschiebt sich im Schlitze hin und her, er «springt». Man muss aber die Anordnung so zu treffen suchen, dass sich der Schieber trotz dieses Springens möglichst regelmässig bewegt. Nun kommen die Exzentermittelpunkte nach einer Drehung der Welle um 180° jedesmal wieder in die gleichen Abstände vom

Gestalt der Koppel und Aufhängung der Schieberschubstange. 63

vertikalen Durchmesser des Exzenterkreises, nur auf entgegengesetzte Seiten. Das Nämliche gilt, wenigstens wenn die Exzenterstangen hin- reichend lang sind, von den beiden Endpunkten der Koppel gegenüber ihren Mittellagen. Die Koppel selbst kommt daher bei zwei solchen Kurbelstellungen auch in angenähert symmetrische Lagen gegenüber ihrer scheinbaren Mittellage. Soll dann das Springen des Steines die Regelmässigkeit der Schieberbewegung möglichstwenig beeinträchtigen, so muss die Schieberschubstange so unterstützt werden, dass sich der Stein ebenfalls möglichst symmetrisch gegenüber seiner Mittellage be- wegt. Diese befindet sich aber stets aufdem strich-punktierten Kreise VMR um C, Fig. 22 u. 23, und daher fallen die Mittellagen aller übrigen Punkte der Schieberschubstange, namentlich auch die ihres unterstützten Punktes D, auf Kreise um den gleichen Mittelpunkt C.

Um nun eine möglichst symmetrische Bewegung des Steines und der ganzen Schieberschubstange zu erhalten, müsste man den unterstützen- den Punkt F am Ende des Aufwerfhebels für alle Einstellungen der Steuerung senkrecht unter oder über dieMittellage des unterstützten Punktes D der Schieberschubstange legen. Das ginge aber nur da- durch zu erreichen, dass die Steuerwelle in der Vertikalen durch C, z. B. in @,, Fig. 23, gelagert und der Aufwerfhebel @,F', gleich lang gemacht werden würde, wie das Stück C'D der Schieber-

‚schubstange.

So lang wird jedoch der Aufwerfhebel niemals ausgeführt. Er wird vielmehr so bemessen, dass sein gesamterAusschlagswinkel 60°

bis 90° beträgt, wie in Fig. 22. Je nach dem verfügbaren Platze liegt auch sein Drehpunkt @ gar nicht einmal immer auf der Seite des Schiebers, sondern oft auf der Seite der Welle. Um die daher rührenden Abweichungen möglichst wenig nachteilig werden zu lassen, erscheint es zweckmässig, die Steuerwelle so anzuordnen, dass bei einer Änderung der Einstellung der Steuerung zwischen den äussersten - Grenzen der Endpunkt F des Aufwerfhebels und die Mittellage des unterstützten Punktes D der Schieberschubstange Kreisbögen be- schreiben, die eine gemeinschaftliche vertikale Mittellinie zwischen Sehne und Tangente besitzen. ‘Das kann man in folgender Weise erreichen, s. Fig. 22: Zunächst "wählt man die Horinzontale aa in der die Steuerwelle gelagert werden soll. aa sollte möglichst entfernt von der Schubrichtung OS angenommen werden, damit die Hänge- stange FD möglichst lang ausfällt; manchmal ist aber die Lage von aa durch die Verhältnisse der Maschine. bestimmt. Zu beiden Seiten

von aa fügt man die beiden Horizontalen 5b und cc hinzu, je in

dem gleichen Abstande, in den die änssersten Lagen des unterstützten

64 Die Umsteuerung von Gooch.

Punktes der Schieberstange, D;, und D_,, von OS fallen. Hierauf zieht man mm _ OS und in der Mitte zwischen D, und 2Bu,DE;.

Jetzt bestimmt man auf mm den Mittelpunkt P der Strecke zwischen

aa und cc, zieht P@ so, dass Z PGF, gleich ist dem vierten Teil

des ganzen gewählten Ausschlagswinkels der Steuerwelle, und schneidet

endlich mit F,PF_, 1 PG auf aa und cc die Punkte F, und F_,

ein. Dann wird, wie aus der Figur leicht ersichtlich ist, @ der Dreh- punkt der Steuerwelle, @F, = GF_, die Länge des Aufwerfhebels und mm auch, wie es sein sollte, Mittellinie zwischen Sehne und

Tangente des Bogens F,},F,F_..

Würde man dabei die Länge der Hängestange gleich FD,

= F+,D+, machen, so würde der Stein, weil diese Stange im all- gemeinen um eine geneigte Mittellage schwingt, für den einen toten Punkt der Kurbel etwas zu tief, für den anderen dagegen viel zu hoch stehen. Um die Abweichungen gleichmässiger zu verteilen, muss man die Hängestange länger nehmen. Diese günstigere Länge bestimmt man so, dass man UD,T_D,F, zieht, bis zu den beiden Totpunktstellungen U und 7 von D,. Dann giebt eine der beiden nur sehr wenig verschiedenen Strecken F,U oder F,T die Länge der Hängestange. Bei einer so bestimmten Unterstützung der Schieber- schubstange verteilt sich der durch sie verursachte Fehler möglichst gleich über alle Einstellungen der Steuerung.

Wenn dagegen die Steuerung nur in einer beschränkten Anzahl von Einstellungen häufiger gebraucht werden soll, so geht die Unter- stützung auch so anzuordnen, dass der Endpunkt F des Aufwerf- hebels in der Senkrechten durch die Mitte der am meisten benutzten Lagen von D angenommen wird. Die Länge der Hängestange müsste dann gleich sein dem Abstande des Punktes F von den der mittleren Einstellung zugehörenden Lagen von D für die beiden toten Punkte der Kurbel.

$ 19. Herleitung des Diagrammes.

Eine genaue Bestimmung der Dampfverteilung ginge nur so durchzuführen, dass man das ganze Steuerungsgetriebe für verschiedene Einstellungen je in einer genügend grossen Anzahl von Lagen zeichnet.

Will man dagegen ein einfaches Diagramm erhalten, so muss man einige Annäherungen zulassen.

. Was zunächst die Ko ppel anbetrifft, so wird, wie schon an- gegeben, ihr Mittelpunkt gelegentlich durch ein Prismenpaar genau geradlinig in OS geführt. Gewöhnlich bewegt sich aber dieser

Herleitung des Diagrammes. 65 Punkt oder einer ihrer Endpunkte infolge der Unterstützung durch die Schwinge AM, AV oder AR in einem Kreisbogen. Der Winkel- ausschlag dieser Schwinge bleibt jedoch stets sehr klein, so dass der kleine Kreisbogen genügend genau durcheine Gerade ersetzt werden darf. Da die Stellung der Steuerung namentlichbeim Voröffnen wichtig ist, so wird man diese Gerade durch die zugehörigen Lagen des unter- stützten Punktes der Koppel gehen lassen müssen, um dort die Stel- lung des Schiebers genau zu erhalten. Wendet man die schon in

$ 17 beschriebene Unterstützung an, so fallen diese beiden Lagen in gleiche Höhe, und die angenäherte Gerade wird daher parallel zu O8.

Ausser der hin und hergehenden Bewegung macht die Koppel noch Schwingungen, da ihre beiden Endpunkte im allgemeinen je verschieden weit ausgelenkt sind. Daher beschreibt jeder nicht unmittelbar unterstützte Endpunkt eine krumme, lemniskoidenartige Bahn, die sich leicht Punkt für Punkt zeichnen liesse. Ihre besondere Gestalt hängt ab von der Art der Aufhängung der Koppel und von dem gegenseitigen Verhältnisse zwischen dem Halbmesser und Voreil- winkel der Exzenter und den Längen der Exzenterstangen und der

Koppelsehne.

In dieser Hinsicht ist nun die Koppel gegenüber dem Abstande der beiden Exzentermittelpunkte stets ziemlich kurz, selten mehr als viermal so lang. Daher muss sie beträchtlichere Seitenschwankungen ausführen, so dass die von ihren Endpunkten beschriebenen Bahnen eine verhältnismässig grosse Vertikalausdehnung erhalten. Soll diese die Horizontalauslenkung nicht zu stark beeinflussen, so dürfen die Exzenterstangen ihre Neigung dabei nicht zu bedeutend ändern, und dazu müssen sie selbst möglichst lang sein. In der That sind sie auch gewöhnlich so lang, dass man die Änderung ihrer Neigung ver- nachlässigen darf. Dann erfolgen aber die Horizontalauslenkungen der unmittelbar geführten Punkte derKoppel, angenähert unabhängig von den Seitenschwankungen, SO, alswenn die Endpunkte der Exzenter- stangen in Geraden geführt würden, die parallel sind mit der Be- wegungsrichtung des unterstützten Punktes der Koppel, also auch mit der Schubrichtung des Schiebers.

Eine weitere Annäherung muss wegen der gekrümmten Gestalt des Schlitzes. in der Koppel gemacht werden. Diese Krümmung hat zur Folge, dass die einzelnen Punkte des Schlitzes bei den Seiten- schwankungen andere Horizontalauslenkungen annehmen, als die in gleicher Höhe liegenden Punkte der Sehne der Koppel. Um ein ein- faches Diagramm zu erhalten, muss man nun die daher rührenden

A. Fliegner, Umsteuerungen. 2. Aufl. 2

66 Die Umsteuerung von Gooch.

Abweichungen ganz vernachlässigen. Diese Annäherung wird um so zulässiger sein, je weniger sich der Schlitz von der Sehne entfernt.

Dabei kommt es aber nur auf den Teil der Länge des Schlitzes an, den der Mittelpunkt des Steines wirklich bestreicht; der Schlitz selbst muss wegen der Wanddicke des Steines länger sein. Hiernach wäre die günstigste Anordnung die, bei der die Sehne der Koppel in der Mitte zwischen Sehne und Tangente des benutzten Stückes des Schlitzes.

liegt, wie in Fig. 24a, Taf. IV. Der Abstand des Schlitzes von der Sehne geht auch noch dadurch zu verkleinern, dass der Kreisbogen mit der Schieberschubstange als Halbmesser, nach dem der Schlitz.

gekrümmt werden muss, überhaupt sehr flach genommen wird. Daraus.

folgt aber die weitere Regel, dass auch die Schieberschubstange möglichst lang gemacht werden soll. Sind diese Forderungen genügend erfüllt, so braucht man bei der Untersuchung der Schieber- bewegung auf die Krümmung des Schlitzes keine weitere Rücksicht zu nehmen; es genügt die Betrachtung der. Sehne der Koppel.

Wird der Stein unmittelbar von der Hängestange unterstützt, so beschreibt er einen Kreisbogen. Liegt der unterstützte Punkt der- Schieberschubstange dagegen neben dem Steine, so bleibt er doch immer sehr nahe daran, und die jetzt verwickeltere Bahn des Steines kann auf dem kurzen benutzten Stücke in- erster Annäherung auch.

als Kreisbogen angesehen werden. Ist die Hängestange aber gegen- über dem Ausschlage des Schiebers genügend lang, so kann dieser- Bogen in weiterer Annäherung noch durch eine Gerade ersetzt werden. Diese Gerade würde allerdings wegen der stets zu geringen Länge des Aufwerfhebels bei den verschiedenen Einstellungen der Steuerung. verschieden geneigt sein. Damit würde man aber zu keinem einfachen Diagramme kommen. Man muss also der Untersuchung einen so langen Aufwerfhebel zu Grunde legen, dass man genügend genau annehmen darf, der Stein bewege sich bei allen Einstellungen der Steuerung ebenfalls in einer zur Schubrichtung des Schiebers paral- lelen Geraden.

Auf diese Art ist die Bewegungsübertragung von den Exzentern zum Schieber angenähert auf den schon in $ 14 allgemein unter- suchten Fall zurückgeführt: Zwei Punkte einer Koppel werden durch Schubkurbeln mit unendlich langen Exzenterstangen in zwei’parallelen.

Geraden geführt. Ein dritter Punkt der Koppel ist gezwungen, sich auf einer dritten, zu den beiden vorigen auch parallelen Geraden”zu bewegen. Dieser führt den Schieber, nnd zwar unter dengemachten Annäherungen so, dass der Schieber genau die Bewegung dieses dritten.

Punktes mitmacht.

Herleitung des Diagrammes. 67 Mit diesen Annäherungen lässt sich jetzt das Diagramm der Umsteuerung von Gooch zeichnen, gestützt auf die Entwickelungen der $$ 13 und 14.

Zunächst müssen die Diagrammexzenter für die Bewegung der Angriffspunkte der Exzenterstangen an der Koppel bestimmt werden.

Dabei hat man es mit zwei geschränkten Schubkurbeln zu thun, die gegenüber OS, Fig. 22 u. 23, Taf. IV, symmetrisch liegen, so dass auch die Schränkungswinkel & bei beiden gleich werden, nur mit entgegengesetztem Vorzeichen. Da, unabhängig von den übrigen An- näherungen, V und R jedenfalls die Mittellagen der Endpunkte der

Exzenterstangen sind, so wird 4 = /VOS = Z/ ROS. Die wirk-

lichen Exzenter liegen auf OE, und OE/}, nur weiter ausserhalb in K; und K,. Trägt man nun an die Richtungen OK, und OK‘, der Halbmesser der Exzenter den Schränkungswinkel & an, beidseitig in dem Sinne der Drehung von OV und OR nach OS zu, und zieht man noch K.K, ı. OK, und K,Kr OK, bis zum Schnitte mit dem anderen Schenkel der Winkel «, so ist K, das Diagramm- exzenter für den Endpunkt V, Kr dasjenige für den Endpunkt R der Koppel. Beide Diagrammexzenter liegen symmetrisch gegenüber OS; verglichen mit den wirklichen Exzentern rücken sie bei offenen | Stangen, Fig. 22, weiter von der Welle O weg, nähern sich ihr da- gegen bei gekreuzten Stangen, Fig. 23. Die Figuren sind übrigens beide mit den gleichen wirklichen Exzentern gezeichnet, ebenso mit gleich langen Exzenterstangen und gleich langer Koppel.

Da sich die Koppel für alle Einstellungen der Steuerung genau gleich bewegt, so bleiben auch diese beiden Diagrammexzenter für alle Einstellungen die gleichen.

Jetzt muss noch das Diagrammexzenter für die Auslenkung des | Steines bestimmt werden. Das ist dann auch das Diagrammexzenter für die Bewegung des Schiebers. Es liegt aufder geraden Verbindungs- linie X,K, und teilt diese Strecke im gleichen Verhältnisse, wie die angenähert horizontale Bahn des Steines den Abstand der beiden auch angenähert horizontalen Bahnen der beiden Endpunkte der Koppel, oder wie der Stein die Sehne der Koppel. Alle diese Diagramm}

exzenter fallen hiernach auf die Gerade K,K,. Man kann nun den geometrischen Ort der Mittelpunkte der Diagrammexzenter für den linken toten Punkt der Kurbel den Mi telpunktsort* der Steuerung

In u

* Früher «Zentralkurve» genannt. Es kommt dafür auch der Name

«Ortslinie» vor (Fränzel, Zeitschr. des Vereines deutscher Ingenieure 1889, Seite 990); er erscheint aber nicht glücklich gewählt, da «Ort» und

«Linie» wesentlich gleichbedeutend sind.

68 Die Umsteuerung von Gooch.

nennen. Bei einer symmetrischen Umsteuerung von Gooch ergiebt er sich hiernach als die vertikale Gerade K,K,. Einige andere Umsteuerungen haben dagegen einen gekrümmten Mittelpunktsort.

Soll sich nun die Maschine im Sinne des Uhrzeigers, also vor- wärts drehen, so muss der Mittelpunkt des Diagrammexzenters rechts oben _y iegen, näher an X, als an K,. Der Stein muss daher in der Koppel auch näher am Angriffspunkte der Vorwärtsexzenter- stange eingestellt werden. Das erfordert bei offenen Stangen, bei denen die Vorwärtsexzenterstange am oberen Endpunkte der Koppel angreift, eine Hebung, bei gekreuzten dagegen eine Senkung des Steines und der Schieberschubstange. Für Drehung nach rückwärts gilt das Umgekehrte.

Während des Ganges der Maschine treten durch Reibungswider- stände u. s. w. im Steuerungsgetriebe Kraftwirkungen auf, die das Bestreben haben, die Einstellung der Steuerung zu ändern. Wo nun die Maschine, wie das gewöhnlich der Fall ist, anhaltend mit gleicher Dampfverteilung arbeiten soll, muss eine solche Änderung in der Ein- stellung unmöglich gemacht werden. Das geschieht stets durch zahn- artige Einklinkevorrichtungen, die eine Bewegung nach beiden Seiten hin verhindern. Diese Anordnung macht es aberunmöglich, die Dampf- verteilung zwischen den beiden äussersten Grenzen stetig zu ändern.

Man muss sich vielmehr mit einer beschränkten Anzahl von Ein- stellungen, den «Graden» oder «Zähnen» der Steuerung, be- gnügen. Die Anzahl selbst wird je nach den Verhältnissen der Maschine sehr verschieden gewählt. In den folgenden Untersuchungen werden im allgemeinen nur je vier Grade für jeden Drehungssinn angenommen werden, und zwar 50, dass die Mittelpunkte der Diagramm- exzenter die Höhe des Mittelpunktsortes in unter sich gleiche Teile teilen. Dann entspricht in den Figuren 22 u. 23 der auf OS liegende Mittelpunkt + 0 der Strecke K,K, dem toten Punkte der Steuerung, 41 bis +4 sind die Diagrammexzenter für Drehung vorwärts,

—1 bis —4 die für die Drehung rückwärts. Dabei ist in beiden Figuren angenommen, dass der Stein im Schlitze der Koppel bis zu den Angriffspunkten der Exzenterstangen geboben und gesenkt wer- den kann. Wäre das nicht der Fall, so würde + 4 unterhalb X,

— 4 oberhalb K,. liegen.

$ 20. Die Dampfverteilung.

Jeder Einstellung der Steuerung auf einen bestimmten Grad entspricht nach den vorhergehenden Entwickelungen ein ganz be- stimmtes Diagrammexzenter mit besonderem Exzenterkreise und be-

Die Dampfverteilung. )

sonders geneigter Kolbenweglinie. Es ergiebt sich durch die Zeichnung in seiner Lage für den linken toten Punkt der Kurbel. Der Erfolg einer Verstellung des Steines in der Koppel ist daher der nämliche, als wenn jedesmal ein neues Exzenter von anderem Halbmesser und anderem Voreilwinkel aufgekeilt würde. Die Überdeckungen des Schiebers ändern sich dagegen nicht, folglichbleiben auch die beiden | Deckungslinien e und £, Fig. 22 u. 23, Taf. IV, je unverändert.

Als Ausgangspunkt für die Untersuchung der Änderung der Dampfverteilung dient am besten die Einstellung des Steines in der Mitte der Koppel. Das zugehörige Diagrammexzenter liegt im Mittel- punkte der Strecke K,K,, also auf OS, in dem mit +0 bezeichneten | Punkte. Daher beträgt sein Voreilwinkel 90°, und man hat es mit einer schon in $ 4 besprochenen Dampfverteilung zu thun, bei der die Maschine nicht in Bewegung erhalten, nochweniger in Bewegung versetzt werden kann. Es war das der tote Punkt der Steuerung.

Der Dampfkanal wird dabei für das Einströmen nur wenig geöffnet.

Wird der Stein in der Koppel gehoben oder gesenkt, so ver- schiebt sich der Mittelpunkt des Diagrammexzenters auf seinem Orte von +0 an nach auswärts, Damit wächst der Halbmesser des Dia- grammexzenters, _ während sein Voreilwinkel abnimmt. Das hat zur Folge, dass beim Fortschreiten zu höheren Graden die Füllung zu-, die Kompression dagegen abnimmt, während die Voröffnungswinkel | für Ein- und Ausströmen beide abnehmen. Wegen der Zunahme des»

Schieberhubes wächst auch die grösste Eröffnung des Dampfkanals. | Trotzdem wird der Kanal auch beim letzten Grade für das Einströmen oft nicht ganz geöffnet. Die Ausströmung wird dagegen wegen der kleineren inneren Überdeckung für die höheren Grade gewöhnlich überöffnet. In den Figuren 22 u. 23 sind die Hauptpunkteder Dampf- verteilung auf den Exzenterkreisen und den zugehörigenKolbenweglinien angeringelt, soweit die Kreischen Platz hatten. Da aber das Diagramm für Vorwärts- und Rückwärtsdrehung genau symmetrische Dampf- verteilung ergiebt, so wurde dabei nur dieVorwärtsdrehungberücksichtigt.

Die beiden Figuren sind für genau gleiche Exzenter gezeichnet.\

Daher fällt der Mittelpunktsort in Fig. 22 wegen der offenen Stangen weiter vom Mittelpunkte O des Diagrammes_weg, als in Fig. 23 _beil gekreuzten Stangen. Infolgedessen entspricht gleichenGraden

in-beiden-

Fällen eine verschiedene_Dampfverteilung. Die namentlich wichtige Füllung wird dabei in Prozenten des Kolbenhubes für den

Grad. . 0.20. 0 1 2 3 4

bei offenen Stangen . 49 164 333 519 64,5 bei gekreuzten Stangen 85 496 69%: 8; 38,5

gi) Die Umsteuerung von Gooch.

Je näher also der Mittelpunktsort an den Mittelpunkt Diagrammes heranrückt, desto grösserwerdenFüllungen, desto ungleichförmiger verteilen sie sich aber auch, indem sie mit zunehmender Entfernung vom toten Punkte immer langsamer wachsen.

Da als Mittelpunktsort eine zur Schubrichtung OS senkrechte, also mit den Deckungslinien parallele Gerade gefunden war, so wird das frühere Ergebnis bestätigt, dass das Voröffnen für alle Ein- stellungen ungeändert bleibt. Diese Eigenschaft wird häufig als ein Vorzug der Steuerung von Gooch erklärt. Für langsame Ma- schinen ist das auch richtig. Für Lokomotiven wird dagegen neuer- dings* gefordert, dass das Voröffnen beim Anfahren, wo grosse Füllungen benutzt werden, klein bleiben soll, bis 1% hinunter, damit die Kurbel nicht zu schwer über den toten Punkt geht; es sind sogar infolge zu starken Gegendruckes Kolbenstangenbrüche möglich. Auf der Strecke dagegen, wo die Maschine mit kleineren Füllungen und grossen Umdrehungszahlen arbeitet, sollte das Voröffnen grösser sein, bei einem Vollschieber 3—4”", bei einem Kanalschieber 2—3 mn, damit der Dampf beim Einströmen am Anfange des Kolbenhubes nicht zu stark gedrosselt wird. Danach wäre die symmetrische Um- steuerung von Gooch für Lokomotiven weniger geeignet.

| Was die Gleichförmigkeit der Dampfverteilung auf beiden Seiten des Cylinders anbetrifft, so wird sie um so grösser, je mehr sich die wirkliche Bewegung des Schiebers der im Diagramme dargestellten anschliesst. Dazu ist aber zunächst nötig, dass alle Stangen möglichst lang genommen werden, namentlich auch die Ex- zenterstangen und die Schieberschubstange. Diese Steuerung braucht also, um gut zu sein, in der Länge viel Platz. Sie findet sich daher nur bei feststehenden Maschinen und bei Lokomotiven angewendet, ausnahmsweise auch auf Räderschiffen. Bei SchiffsHammermaschinen ist sie dagegen ausgeschlossen.

Die Gleichförmigkeit der Dampfverteilung wird noch durch das

„schon erwähnte Springen des Steines beeinflusst. Dieses sollte, um möglichst wenig nachteilig zu sein, möglichst klein bleiben, und dazu müssen die Bahnen des Steines und des führenden Punktes der Koppel möglichst zusammenfallen. Nun benutzen die mit einer Steuerung von Gooch ausgerüsteten Maschinen, wenn sie anhaltender arbeiten, gewöhnlich nur ziemlich kleine Füllungen, also Einstellungen nahe am toten Punkte der Steuerung. Die führenden Punkte der Koppel

*=Nach v. Borries, Organ f. d. Fortschritte des Eisenbahnwesens 1893, S. 139; auch 1896, S. 167.

Die Dampfverteilung. ge bewegen sich dann in Bahnen, die mit der ihres Mittelpunktes ziem- lich übereinstimmen. Man muss also suchen, die Unterstützungen-so anzuordnen, dass der _Stein_sichmöglichst‚gleich bewegt, wie der MittelpunktderKoppel. Das geht dadurch zu erreichen, dassman denStein, oder einen möglichst nahe daran liegenden Punkt der Schieberschubstange, und den Mittelpunkt der Koppel durch Stangen

unterstützt, deren Drehpunkte, der eine am EndedesAufwerfhebels,

der andere am Maschinengestelle fest gelagert, auf derselben Seite der Schubrichtung OS und angenähert in gleicher Höhe liegen. Bei feststehenden Maschinen geht das stets vom Boden aus leicht zu er- reichen. Bei Lokomotiven ist man dagegen manchmal durch Platz- verhältnisse gezwungen, Stein und Koppel von entgegengesetztenSeiten aus zu unterstützen. Dann wird der Stein stark springen. Dieses Springen hat ausserdem zur Folge, dass sich die reibenden Flächen rascher abnutzen und dass der Stein im Schlitze Spiel bekommt, was die Dampfverteilung noch mehr verschlechtert.

Auf die Güte von Steuerungen für Lokomotiven ist auch das Spiel der Tragfedern von Einfluss. Es hat zur Folge, dass die ganze Steuerung gegenüber den an der Achse befestigtenExzentern Schwin- gungen in vertikaler Richtung ausführt. Für das Diagramm kommt das darauf hinaus, dass sich der Mittelpunkt O bei horizontaler Lage von OS senkrecht dazu, bei geneigter in einer um den Neigungs- winkel von der senkrechten abweichenden Richtung gegenüber den übrigen Teilen der Steuerung verschiebt. Dadurch werden die Schrän- kungswinkel & für die beiden Exzenter im entgegengesetzten Sinne geändert, aber nicht im gleichen Betrage. Die Steuerung geht also in eine wechselnd unsymmetrische über, und der Mittelpunktsort schwingt hin und her und ändert auch seine Entfernung von OÖin engen Grenzen.

Dabei steht die Schwingungszeit der Federn in keiner bestimmten Beziehung zur Umdrehungszeit der Welle. Und das muss alles die Regelmässigkeit der Schieberbewegung undDampfverteilung ungünstig beeinflusssen.

Aus diesen Ursachen hat sich die Steuerung von Gooch bei Lokomotiven nicht einbürgern können, wenn sie sich auch gelegent- lich vorfindet. Verhältnismässig häufig wird sie nur bei Förder- maschinen angewendet.

$ 21. Entwerfen einer neuen Steuerung.

Beim Entwerfen einer neuen Umsteuerung muss mit der inneren \ Steuerung begonnen werden. Der dabei einzuschlagende Weg ist schon

12 Die Umsteuerung von @ooch.

in $ 6 entwickelt und dort zugleich angegeben worden, dass man von der grössten Füllung, hier mit e, bezeichnet, ausgeht und diese gewöhnlich zwischen 70 und 80 °/, des Kolbenweges wählt. Will man nun die gebräuchlichen Füllungen möglichst sicher einstellen können, so muss man dafür sorgen, dass sie sich in. der am meisten benutzten Gegend mit einer Verstellung des Steines nur langsam ändern. Auf Grund der letzten Entwickelungen wird man daher e, kleiner wählen, wenn die Maschine namentlich mit kleineren Füllungen oder auch mit allen Füllungen angenähert gleich häufig arbeiten soll. Kommen da- gegen mehr die grösseren Füllungen zur Verwendung, so muss auch

€, grösser genommen werden. Mit dieser Annahme geht dann die innere Steuerung zu entwerfen, und damit bestimmensich die Diagramm- exzenter +4 und —4 in Fig. 22 u. 23.

Die äussere Steuerung beeinflusst den Wert von e, gar nicht.

Sie lässt sich vielmehr stets so anordnen, dass jeder beliebige Ab- stand des Mittelpunktsortes wirklich erreicht wird.

Am wenigsten frei ist man dabei in der Wahl der Längen der Exzenterstangen und der Schieberschubstange. Aus den vorigen Unter- suchungen folgt, dass alle diese Stangen möglichst lang sein sollten.

Nun ist der zwischen Achse und Schieberkasten verfügbare Platz durch die Anordnung der ganzen Maschine gegeben. Soll er so zwischen die beiden Arten von Stangen verteilt werden, dass beide möglichst lang ausfallen, so muss man sie alle unter sich gleich lang machen, und das wird man erreichen, wenn man die scheinbare Mittel- lage der Koppelsehne in der Mitte zwischen der Achse und der Mittellage C' des Zapfens an der Schieberstange annimmt. Die Lage hängt aber auch von dem Platze ab, der am Maschinenrahmen für das Spiel der. Koppel zur Verfügung steht, so dass diese Forderung nicht immer genau erfüllt werden kann, nament- lich nicht bei Lokomotiven. Hiernach ist jetzt die Lage der Verti- kalen VR in Fig. 22 u. 23 als bekannt anzusehen.

Ferner muss eine Entscheidung darüber getroffen werden, ob offene oder gekreuzte Exzenterstangen angewendet werden sollen.

Davon hängt nur das Vorzeichen des Schränkungswinkels ab, während die Dampfverteilung dadurch gar nicht beeinflusst wird. Dieses Ver- halten bildet keinen Widerspruch mit einem früheren Ergebnisse, der Zusammenstellung der Füllungsgrade in $ 20, denn dort handelte es sich um eine Änderung der Anordnung der Stangen bei ungeänderten Exzentern, während hier die gleiche Dampfverteilung durch verschie- dene Exzenter erreicht wird. Die Wahl der Stangenanordnung hängt daher von anderen Umständen ab. Maßgebend ist dabei zunächst die

Entwerfen einer neuen Steuerung. 73 Rücksicht darauf, dass die Auslenkung des Steuerhebels oder der Mutter der Steuerschraube in einem anschaulichen Zusammenhange mit dem Drehungssinne der Maschine steht, damit verhängnisvolle Irrtümer bei der Handhabung der Steuerung leichter vermieden werden können. So wird z. B. bei Lokomotiven ein Steuerhebel stets im Sinne der Fahrrichtung aus seiner Mittelstellung ausgelenkt. Ausserdem muss bei der Auswahl der Stangenanordnung noch Rücksicht darauf genommen werden, welcher Platz zur Unterbringung des Steuerhebels, der Steuerstange und der Steuerwelle zur Verfügung steht.

Jetzt müssen noch einige Annahmen über die Koppel gemacht werden. Zunächst über ihre äussere Anordnung, weil es von dieser \ abhängt, der wievielte Teil von der ganzen Länge der Koppel aus- \ genutzt werden kann. Nach $ 19 sollte man eigentlich die Koppel- sehne entweder in die Mitte zwischen Sehne und Tangente des ganzen benutzten Stückes des Schlitzes legen, oder sie durch den am meisten benutzten Punkt der Mittellinie des Schlitzes gehen lassen. Gebräuch- lich sind diese Anordnungen aber nicht, obwohl sie ganz leicht aus- führbar wären. Man lässt vielmehr die Exzenterstangen in zwei Punkten der Mittellinie des Schlitzes angreifen, wie in Fig. 24b, oder man legt die Koppelsehne in, oft sogar noch links neben die Tangente dieses Kreises, wie in Fig. 24c. Stellt man die Koppel aus zwei seitlichen Schilden her, zwischen denen der Stein gleitet, oder zwar aus einem Stücke, aber mit einem seitlichen Schlitze, in den der Stein schwalbenschwanzförmig eingreift, so nutzt man bei jeder gegenseitigen Lage von Koppelsehne und Schlitz die Länge der Koppel ganz aus; man könnte sogar den Schlitz länger machen als die Sehne. Besteht dagegen die Koppel aus einem einzigen Stücke, aber mit einem durch dessen ganze Dicke hindurchgehenden Schlitze, so muss bei den Anordnungen Fig. 24a, b ein Teil der Koppel un- ausgenutzt bleiben. Dasselbe gilt von einer stangenförmigen Koppel, welche vom Steine hülsenförmig umschlossen wird. Ausgeführt finden sich alle diese Arten von Koppeln, die mit einseitigem Schlitze und die stangenförmigen allerdings nur bei kleineren Maschinen. Vom hier eingenommenen Standpunkte aus sind sie alle gleichwertig, in- sofern Sehne und Schlitz gleiche gegenseitige Lage besitzen.

Je nach der Wahl der Anordnung der Koppel ist dann ihre

halbe Sehne, c, s. Fig. 24a, b, gleich der halben Sehne ce’ des”aus-

genutzten Teiles des Schlitzes, oder grösser. Im letzten Falle muss c so viel grösser sein als c’, dass der Stein im Schlitze genügend Platz für sein Springen vorfindet und dass zwischen dem Schlitze und den Zapfenlöchern für den Angriff der Exzenterstangen noch eine aus-

74 -Die Umsteuerung von Gooch.

reichende Wandstärke übrig bleibt. Den Ausführungen entspricht

b. (14)

Mit diesem Verhältnisse lassen sich jetzt im Diagramme die Diagrammexzenter K, und X, für die beiden Endpunkte der Koppel- sehne einzeichnen. Sie liegen auf dem Mittelpunktsorte so, dass sich verhält mit Gleichung (14):

KR: 0X,

Her

K, und K, fallen also fürc—= emit +4 und —4 zusammen,

liegen dagegen für ce >c’ weiter aussen.

Endlich muss noch die wirkliche Länge der Koppel gewählt werden. Diese sollte verschiedenen Bedingungen genügen, die sich aber gegenseitig widersprechen. Mit Rücksicht auf die Gleichmässig- keit der Schieberbewegung sollten zunächst ihre Seitenschwankungen möglichst klein bleiben, damit sich die Bahnen aller ihrer Punkte möglichst gut an horizontale gerade Linien anschliessen. Dazu müsste sie gegenüber dem Abstande der beiden Exzentermittelpunkte möglichst lang sein. Ausserdem sollten sich aber auch ihre beiden Endpunkte zu beiden Seiten der Mittellage möglichst symmetrisch bewegen. Nun folgt aus Fig. 16, Taf. III, dass durch eine Vergrösserung des Schrän- kungswinkels & unter sonst gleichen Verhältnissen der Schnittpunkt des Mittelkreises mit der Horizontalen durch O weiter nach links verschoben wird. Das Gleiche geschieht daher auch mit den Schnitt- punkten der übrigen Kreisbögen, und daraus folgt, dass die Schieber- bewegung dabei ungleichmässiger wird. Der Schränkungswinkel sollte also möglichst klein gehalten werden, dazu müsste aber die Koppel möglichst kurz sein. Unterstützt wird diese Forderung auch durch die Bedingung, dass sich der Schlitz möglichst wenig von der Sehne entfernen soll. Die Länge der Koppel wird aber noch durch einen anderen Umstand begrenzt. Macht man sie zu gross, so wird auch der Hub desSteines zugross, und dadurch wächst die Zeit für eine Änderung der Einstellung der Steuerung und die damit für den Maschinenführer verbundene Anstrengung. Das ist namentlich bei Maschinen zu be- rücksichtigen, die oft oder rasch umgesteuert werden müssen. Da sich also im ganzen mehr Gründe gegen als für eine grössere Länge an- geben lassen, so erscheint es zweckmässiger, die Koppel verhältnis- mässig kurz zu wählen. Gewöhnlich wird die ganze Länge 2c ihrer Sehne gegenüber dem Abstande der beiden Exzentermittelpunkte EZ, und E,

2c = (2, bis 3,,)Er (16)

gemacht, doch finden sich auch Überschreitungen beider Grenzen.

BE 1 oder 1,; bisc

= z = 1 oder 1,5 bis 1,,. (15)

Entwerfen einer neuen Steuerung. 75 Nun sind aber beim Entwerfen einer neuen Steuerung von Gooch die Exzenter selbst noch gar nicht bekannt, sondern nur die Diagramm- exzenter X, und K, für die Endpunkte der Koppelsehne. Es bleibt also nichts anderes übrig, als die Länge der Koppel

2ce = (2, bis 3,,) Kr Kr (17) anzunehmen, und das ist um so zulässiger, je kleiner der Schränkungs- winkel ist. Da aber bei offenen Stangen schliesslich der Abstand der Mittelpunkte der wirklichen Exzenter XK,K,>K,K, wird, so erscheint es zweckmässig, näher an der oberen Grenze zu bleiben, oder diese sogar noch etwas zu überschreiten. Für gekreuzte Stangen gilt das Umgekehrte.

Trägt man die Hälfte dieser Länge, also c, im Maßstabe des Gerippes der Steuerung von der Schubrichtung OS aus nach beiden Seiten hin auf der angenommenen scheinbaren Mittellage Vi der Koppelsehne auf, so erhält man in V und x die Mittellagen der Endpunkte der Koppel. Die Verbindungslinien VO und RO schliessen dann mit der Schubrichtung OS je den Schränkungswinkel « ein.

Mit diesem bestimmen sich jetzt, durch Umkehrung des in $ 13 und

“Fig. 19, Taf. III, entwickelten Verfahrens, die wirklichen Exzenter K, und K,. im Schieberdiagramme; ihre Verkleinerung auf den Maß-

stab des Gerippes giebt endlich die dortigen Exzenter E, und E).

Um die Länge der Exzenterstangen zu finden, stützt man sich

‚auf die in & 12 und Fig. 16, Taf. III, durchgeführten Entwickelungen.

Zieht man danach in Fig. 22 u. 23 ON 1 OV und E!N\ 08, so giebt der Abstand NV die Länge der Exzenterstangen. Damit gehen jetzt die Lagen der Koppelsehne für die beiden toten Punkte der Kurbel hinzuzeichnen. Fügt man noch den Schlitz in seiner richtigen

‚Lage gegenüber der Sehne hinzu, so kann man, da die Lagen des Punktes C schon anderweitig bekannt sind, aus der Figur auch die Länge der Schieberschubstange entnehmen.

Die Unterstützungen der Koppel und der Schieberschubstange sind schon in den $$ 17 u. 18 besprochen worden.

Die so gefundenen Grössenverhältnisse der Steuerung dürfen aber nicht vollkommen ungeändert ausgeführt werden. Wenn man nämlich ein mit Zirkel und Lineal allein zeichenbares Diagramm erhalten will, so muss man stets so weitgehende Annäherungen zulassen, dass die dargestellte Schieberbewegung stellenweise nicht unbedeutend von der wirklichen abweicht. Man muss daher noch die endgiltigen Verhält- nisse an einem Modell, womöglich in natürlicher Grösse, ausprobieren.

Regeln, wie man dabei am besten vorgeht, finden sich zusammen- gestellt z. B. in Brosius und Koch, Die Schule des Lokomotiv-

16 Die Umsteuerung von Gooch:

führers, II. Abtlg. Das gilt nicht nur für die Steuerung von Gooch, sondern für alle Umsteuerungen, worauf hier ein für allemal hin- gewiesen sein möge.

$ 22. Unsymmetrische Steuerungen.

"Bisher war ausdrücklich angenommen worden, die Halbmesser

‘und Voreilwinkel der Exzenter und die Längen der Exzenterstangen seien je unter sich gleich, und der Mittelpunkt der Koppel werde wenigstens angenähert in der durch die Drehachse gehenden Schub- richtung des Schiebers geführt. Ist eine, oder sind mehrere dieser. Be- dingungen nicht erfüllt, so fällt die Steuerung unsymmetrisch aus.

Damit sie doch brauchbar bleibt, darf sich die Mittellage des Schiebers bei einer Änderung der Einstellung hier ebenso wenig ver- schieben, wie früher. In der scheinbaren Mittellage der Koppel muss daher die Mittellinie ihres Schlitzes nach wie vor ein Kreisbogen sein, dessen Mittelpunkt mit der Mittellage des Endpunktes der Schieberschubstange zusammenfällt und der die Länge dieser Stange zum Halbmesser hat. Dieser Kreisbogen schneidet die Schubrichtung des Schiebers auch hier senkrecht. Es erscheint daher zweckmässig, obwohl es durchaus nicht nötig wäre, die scheinbare Mittellage der ganzen Koppel überhaupt symmetrisch zur Schubrichtung des Schie- bers anzunehmen, wie bei der symmetrischen Steuerung.

Sofern die Schubrichtung des Schiebers, wie bisher, durch den Mittelpunkt der Welle hindurchgeht, wird daher eine Unsymmetrie nur dadurch entstehen können, dass die Exzenter und die Exzenter- stangen unsymmetrisch angeordnet werden. Dann muss aber der Mittelpunktsort in eine geneigte gerade Linie übergehen, und daher wird’ das Voröffnen veränderlich. Man kann dabei die Verhältnisse so wählen, dass, allerdings nur für den einen Drehungs- sinn der Maschine, für zwei bestimmte Füllungen vorgeschriebene Voröffnungen erreicht werden. Daher würde diese Anordnung nament- lich bei Lokomotiven für den Streckendienst angezeigt sein, bei denen für das Anfahren mit grösster Füllung ein kleineres Voröffnen nötig ist, als für die Fahrt auf der Streeke mit kleinerer Füllung.

Beim Entwerfen einer solchen Steuerung bestimmt man auch zuerst den Punkt +4 des Mittelpunktsortes für die dort geltenden Werte der Füllung und des Voröffnens. Um ihren zweiten Punkt zu erhalten, benutzt man eine in $ 6 und Fig. 8, Taf. I, nachgewiesene Eigenschaft des Schieberdiagrammes. Danach zeichnet man um Ö, Fig. 25, Taf. IV, einen Kreis mit OA= e als Halbmesser, macht AB.

Unsymmetrische Steuerungen. 77 gegenüber dem Durchmesser dieses Kreises gleich dem vorgeschrie- benen kleineren Füllungsverhältnisse und zieht BC __ OA; dann ist die Tangente CD an den Kreis in C der geometrische Ort für alle Diagrammexzenter, die bei der schon bekannten äusseren Überdeckung e die vorgeschriebene Füllung ergeben. Auf dieser Tangente hat man nur noch den Punkt D zu bestimmen, der um das verlangte grössere Voröffnen ausserhalb der äusseren Deckungslinie liegt. Die Verbindungs- linie +4 D ist dann der gesuchte Mittelpunktsort. Doch muss noch sein unterer Endpunkt bestimmt werden.

Bei unsymmetrischen Umsteuerungen giebt man gewöhnlich den beiden Exzentern gleiche Halbmesser und macht nur ihre Voreilwinkel verschieden. Da ausserdem die scheinbare Mittellage der Koppelsehne zur horizontalen Achse symmetrisch angenommen war, so fallen die Schränkungswinkel für beide Exzenter gleich aus. Das hat dann zur Folge, dass die beiden Dreiecke zur Bestimmung der Diagramm- exzenter aus den wirklichen, oder umgekehrt, unter sich kongruent werden. Daher erhalten auch die beiden Diagrammexzenter für die äussersten Einstellungen unter sich gleiche Halbmesser. Hiernach findet sich der untere Endpunkt —4 des Mittelpunktsortes als sein Schnittpunkt mit dem Kreise durch +4 um 0. Wird die Koppel, wie in der Figur angenommen ist, in ihrer ganzen Länge ausgenutzt, so sind +4 und —4 schon die früher mit X, und Ä, bezeichneten Diagrammexzenter für die beiden Endpunkte der Koppel. Die Be- stimmung der wirklichen Exzenter X, und K, aus diesen erfolgt in bekannter Weise. Bei gekreuzten Stangen fallen X, und Ä, ausser- halb. von K, und K,. Da —4 näher an OS liegt, als +4, so führt der Mittelpunkt der Koppel schon vorwärts. Für den toten Punkt der Steuerung muss man daher den Stein näher am Angriffspunkte der Rückwärtsexzenterstange einstellen.

Man kann die Koppel aber auch symmetrisch ausnutzen, so dass

“ihr Mittelpunkt dem toten Punkte der Steuerung entspricht. Dazu müssen nur die beiden Endpunkte +4 und —4 gleich weit von der Schubrichtung OS entfernt angenommen werden. In diesem Falle erhalten aber die beiden wirklichen Exzenter nicht nur ungleiche

Voreilwinkel, sondern auch ungleiche Halbmesser.

Die genaue Länge der Exzenterstangen bestimmt sich wie früher.

Sie fällt für beide Stangen verschieden aus, wenn auch nur sehr wenig.

Es ist noch eine andere unsymmetrische Anordnung der Um- steuerung von Gooch denkbar.

Viele Erbauer von Lokomotiven legen Wert darauf, bei Zwillingsmaschinen die beiden Öylinder kongruent herzustellen und

18 = Die Umsteuerung von Gooch.

gleichzeitig die Schieber oben auf die Cylinder zu legen. Beides gleichzeitig ist aber nur zu erreichen, wenn man den Schieberspiegel zur Cylinderachse parallel anordnet, so dass also die Bewegungs- richtung der Schieberstange neben der Welle vorbeigeht. Man könnte dann den Endpunkt der Schieberschubstange, wie bisher angenommen wurde, in der Höhe der Achse des Cylinders führen und die Bewegung auf die Schieberstange durch einen zwischengeschalteten doppelarmigen Hebel übertragen, nur müssten dabei die Exzenter um 180° versetzt aufgekeilt werden; dann bliebe die Steuerung symmetrisch. Man könnte aber auch die Schieberschubstange unmittelbar an der Schieberstange angreifen lassen und erhielte dadurch eine Anordnung, die man als geschränkte Steuerung bezeichnen müsste. Gut ist diese Anordnung aber nicht. Die Schieberschubstange ist dabei gegenüber der Schieber- stange ununterbrochen im gleichen Sinne geneigt, im Mittel also unter einem grösseren Winkel als sonst, und das muss stärkere Abnutzungen zur Folge haben. Aus diesem Grunde gehe ich auf die geschränkte Anordnung nicht weiter ein, sondern erwähne nur, dass sie dem hier benutzten Diagramme ebenso leicht und mit den gleichen Annäherungen zugänglich ist, wie die symmetrische. *

$ 23. Abarten der Umsteuerung von Gooch.

Die Bewegung der Koppel einer Steuerung von Gooch lässt sich als aus zwei Teilbewegungen zusammengesetzt ansehen, einer genau oder angenähert geradlinig hin- und hergehenden Bewegung ihres Mittelpunktes und einer schwingenden Bewegung um diesen Punkt. Beide Bewegungen gehen auch auf andere Weise zu erreichen, als bei Gooch; das giebt Abarten dieser Steuerung, die aber nur dann berechtigt sein werden, wenn sie entweder einfacher ausfallen oder dann eine bessere Dampfverteilung ergeben.

Man kann nun zunächst die hin- und hergehende Bewegung des Mittelpunktes der Koppel dadurch erzeugen, dass man ihn unmittelbar durch eine einfache Schubkurbel führt. Da er sich gleich bewegt, wie der Schieber. für den toten Punkt der Steuerung, wenigstens bei einer symmetrischen Anordnung, so muss das dazu nötige Exzenter gleich sein dem Diagrammexzenter für den toten Punkt der Steuerung.

Ist also in Fig. 26, Taf. IV, +4 —4 der Mittelpunktsort, so müsste der Halbmesser dieses Exzenters die Länge O +0 erhalten und sein

*Das Diagramm habe ich in der «Schweizerischen Bauzeitung » 1883, Bd. I, S. 75—77 entwickelt.

Abarten. 19 Voreilwinkel 90° betragen, so dass sein Mittelpunkt im Maßstabe des Gerippes der Steuerung für den linken toten Punkt der Kurbel in E’ liegen würde. Dieses Exzenter wird also verhältnismässig klein.

Die Länge der Exzenterstange wäre OM, wenn VMRdie scheinbare Mittellage der Koppelsehne darstellt. Dabei könnte man die schwin- gende Bewegung der Koppel zunächst noch durch eines der alten, z. B. das Vorwärtsexzenter E, hervorbringen.

Um den Winkel 3 bestimmen zu können, den die Koppelsehne dann in allgemeiner Lage mit der Vertikalen einschliesst, muss man wissen, um wie viel ihr oberer Endpunkt weiter aus seiner Mittel- lage V ausgelenkt ist, als ihr Mittelpunkt. Dabei soll aber zur Ver- einfachung angenommen werden, die erste Exzenterstange greife im Mittelpunkte der Koppelsehne an. Hat sich die Kurbel von ihrem toten Punkte aus um den Winkel 9 gedreht, so sind die Exzenter- mittelpunkte nach £ und K,, die beiden geführten Punkte der Koppel nach A und B gelangt. Im Maßstabe des Diagrammes ist dabei +0 nach (’ gekommen, und die Auslenkung des Punktes M der Koppel wird daher gleich DC. Dreht mangleichzeitig das Diagrammexzenter 0O+4 = OK, für den obersten Punkt der Koppel um / 9 in die Lage OF, so ist @F' die Auslenkung dieses Punktes. Daher wird die Mehrauslenkung von B gegenüber der von A, abgesehen von der endlichen Länge der Exzenterstangen, gleich der Horizontalprojektion der Verbindungslinie CF. Verschiebt man CF parallel sich selbst, bis C nach OÖ, F nach H kommt, so ist der gesuchte Unterschied der Auslenkungen auch gleich JH. Führt man diese Bestimmung für verschiedene Drehwinkel x durch, so bleibt dabei der Abstand (CF ungeändert, alle Punkte 7/ liegen daher in einem Kreise um OÖ mit dem Abstande der beiden Diagrammexzenter +0 +4 als Halbmesser.

Den Ausgangspunkt, von dem die Drehwinkel $ zu zählen sind, bildet seine zu +0 +4 parallele, also vertikale Lage, und die Mehr-Aus- lenkungen von B sind gleich den horizontalen Abständen der Punkte dieses Kreises von seinem vertikalen Durchmesser.* Wird der Halb- messer dieses Kreises mit p bezeichnet, so ist der Unterschied der Auslenkungen in allgemeiner Lage auch JH = p sinp. An der Koppel ist diese Länge gleich AN = e sin 3, und daherfolgt aus der Gleich- setzung beider Werte:

vPP:

sind = „mr (18)

* Dieser Kreis ist der gleiche, der bei Doppel-Schiebersteuerungen

«relativer Exzenterkreis» benannt wird. Vgl. Seemann, Die Müller’schen Schieberdiagramme, Seite 44-46.

80 Die Umsteuerung von Gooch.

In dieser Anordnung würde die Steuerung nur den Vorteil zeigen, dass ein Exzenter kleiner gewordenist. Dagegenhätten die Exzenter- halbmesser. und die Exzenterstangen je verschiedene Längen, so dass eine solche Anordnung doch nicht gerechtfertigt erscheint.

Es sind aber einige Vorschläge gemacht worden, eine Ver- einfachung dadurch zu erreichen, däss die beiden Teilbewegungen der Koppel von einem einzigen Exzenter abgeleitet werden.

So will Tentschert* nur das Vorwärtsexzenter beibehalten,

unter Benutzung einer gekreuzten Vorwärtsexzenterstange. Vom gleichen Exzenter aus wird dem Mittelpunkte der Koppel seine hin- und hergehende Bewegung wesentlich durch einen eingeschalteten Winkelhebel erteilt. Die diesen Winkelhebel führende Exzenterstange fällt aber ungünstig kurz aus. :

Ahnlich ist eine der von Swan ** vorgeschlagenen Anordnungen beschaffen, nur benutzt sie das Rückwärtsexzenter für offene Stangen und bewegt den Winkelhebel von einem Punkte der Rückwärts- exzenterstange aus, wodurch die Verbindungsstange eine etwas grössere

Länge erhält. .

Eine bedeutende Vereinfachung erreicht Fink mit seiner 1857 patentierten, bekannten Steuerung, s. Fig. 27, Taf. IV. Er wendet auch nur ein Exzenter an, das aber den Mittelpunkt der Koppel führt und daher einen kleineren Halbmesser erhält. Gleichzeitig stellt er die Exzenterstange und die Koppel aus einem Stücke her, so dass die Schwingungen der Koppel unmittelbar durch die Änderung der Neigung der Exzenterstange erzeugt werden. Der Neigungswinkel dieser Stange gegenüber der Schubrichtung OS muss daher gleich dem Winkel 3 sein, den die Sehne oder Tangente der Koppel mit der zu OS senkrechten Richtung bildet. Damit beide Winkel auch den richtigen gegenseitigen Sinn erhalten, muss von gekreuzten Stangen ausgegangen werden. Nach der Figur istnun Z sin = r sing, und

‚daraus folgt mit der Gleichung (18):

* ; I c

sind = T sing = 2 sing oder we

.c/p ist aber das gleiche Verhältnis, das in Gleichung (16), Seite 74, zu 2,, bis 3,, angegeben wurde. Wenn man es hier auch etwas grösser annimmt, so erhält man doch eine unverhältnismässig kurze Exzenterstange und daher eine ungleichförmige Schieberbewegung und

*Dingler 1881, 241, 241 und D.R.-P., Kl. 14, Nr. 12818.

*# Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure 1887, 236 und D.R.-P., Kl. 14, Nr. 37755.

Abarten. 8 Dampfverteilung, während die Koppel ungünstig lang ausfällt, nament- lich, wenn grosse Füllungen erreicht werden sollen. Diese Steuerung wäre daher höchstens bei Schiffsmaschinen mit Kolbenschieber, wenn nur kleinere Füllungen nötig sind, brauchbar, weil dann Exzenter und Triebkurbel gleich gerichtet sind und sich daher die schädlichen Einflüsse der Kürze der Exzenterstange und der Kurbelstange teil- weise gegenseitig aufheben. Für Lokomotiven ist sie dagegen ganz ungeeignet, auch deswegen, weil das Federspiel unmittelbar eine Änderung der Neigung der Koppel erzeugt. Aus der neueren Zeit habe ich auch keine Ausführungen der Umsteuerung von Fink finden können, ausser bei einem amerikanischen Bagger, dort aber nur zur Änderung der Füllung, nicht zur Umsteuerung.

Bei mehrecylindrigen Schiffsmaschinenist es gelegentlich wünschens- wert, die Cylinder möglichst nahe aneinander zu rücken. Dann gehen die Schieber nicht mehr zwischen die Cylinder zu legen, man muss sie vielmehr daneben anordnen. Auch bei Lokomotiven mit äusseren Cylindern legt man die Schieber gern oben darauf, damit sie leichter zugänglich sind. Gleichzeitig ist es in beiden Fällen oft schwierig, auf der Welle Exzenter unterzubringen. Man hat daher Umsteuerungen gesucht, deren Bewegung von der Triebkurbel oder der Kurbel- stange abgeleitet wird, so dass sich das ganze Steuerungsgetriebe wesentlich in der Ebene der Kurbelstange bewegt.

Die einfachste dieser Anordnungen ist die von Baguley*, 8.

Fig. 28, Taf. IV. Sie leitet die Bewegung der Koppel von der Haupt- kurbel ab. Von dieser geht neben der Kurbelstange eine als Exzenter- stange aufzufassende Stange AB aus, die den um den festen Punkt C drehbaren zweiarmigen Hebel BC'D in schwingende und dadurch die mit ihrem Mittelpunkte an D befestigte Koppel in die hin- und her- gehende Bewegung versetzt. An der Koppel ist senkrecht zu ihrer Sehne oder Tangente der Arm DE befestigt, dessen Endpunkt E durch die Stange EF mit dem Punkte F' der Exzenterstange ver- bunden ist, wodurch die Koppel ihre schwingende Bewegung erhält.

Wählt man die Längen so, dass die vier Punkte BDEF ein Paral- lelogramm bilden, so bleibt stets DE | AB. Daher ist aber diese Steuerung mit Rücksicht auf die Dampfverteilung wesentlich gleich der von Fink. Macht man dagegen, um grössere Ausschläge der Koppel zu erhalten, den Arm DE kürzer, so fallen ihre Schwingungen ungleichmässiger aus.

* Engineering 1894, I, 775, angewendet an einer Lokomotive.

A. Fliegner, Umsteuerungen. 2. Aufl. 6

82 Die Umsteuerung von Gooch.

Eine ähnliche Anordnung hat die Schweizerische Lokomotiv-

und Maschinenfabrik in Winterthur an den ersten Lokomotiven

der Berner-Oberland-Bahnen ausgeführt. Nur erhält die Koppel ihre hin- und hergehende Bewegung von einem unterhalb des Kreuzkopfes befindlichen Punkte aus, während ihre Schwingung von einem Punkte der Kurbelstange durch einen zwischengeschalteten, fest gelagerten Winkelhebel hervorgebracht wird, durch welche Anordnung der nach- teilige Einfluss der Kürze der übertragenden Stangen teilweise aus- geglichen werden soll.“ In die gleiche Gruppe scheint auch die Steuerung von Thom** zu gehören. Die der Quelle beigegebene-

Figur kann aber nicht richtig sein. :

Um weitere Grenzen der Füllung zu ermöglichen, als mit der Steuerung von Baguley erreichbar sind, schlägt Swan noch eine andere Anordnung vor, die allerdings wieder ein besonderes Exzenter von. 90° Voreilwinkel nötig macht. Ein Punkt der Exzenterstange wird nach der Art der Evans’schen «Grashopper»-Maschinen von einer fest gelagerten Schwinge geführt, während ein anderer ihrer . Punkte unmittelbar die wie bei Fink gestaltete und unterstützte Koppel bewegt. Diese Anordnung gestattet durch Verkürzung des.

Armes an der Koppel deren Schwingungen beliebig zu vergrössern, dagegen erfordert sie einen weiteren festen Punkt am Maschinen- gestelle und muss aucheine ungleichförmige Schieberbewegung ergeben.

Die Quellen enthalten noch weitere Anordnungen von Swan, die eine - ist wesentlich gleich der von Baguley, nur mit besonderem Exzenter, bei der anderen -wird die Bewegung von einem Punkte der Kurbel- stange abgeleitet in einer später bei der Steuerung von Joy zu be- sprechenden Art.

Während alle bisher behandelten Abarten der Steuerung von Gooch die beiden Teilbewegungen der Koppel von einer Stelle ableiteten, einem Exzenter oder einem Punkte der Kurbelstange,

benutzt Kirk} dazu zwei verschiedene Punkte der Kurbelstange,

s. Fig. 29, Taf. IV, wo die Anordnung für einen Kolbenschieber mit

*Die Maschine ist von Brückmann in der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure 1898, Seite 294, abgebildet. Die Steuerung war in.der Photographie der Fabrik nicht ganz deutlich und ist durch einige Striche ergänzt, die aber nicht richtig eingezeichnet sind. Ebensowenig ist die Benennung dieser Steuerung nach Belpaire richtig.

**Dingler 1887, 265, 115.

+ Engineering 1889, II, 642. In England 1885 patentiert.

++ Patentiert in England 1882, angewendet an Schiffsmaschinen. En- gineering 1885, I, 111 und 1890, II, 366.

Abarten. 83 innerer Einströmung gezeichnetist. Die hin- und hergehende Bewegung des Mittelpunktes der Koppel wird vom Kreuzkopfe B aus. erzeugt,

indem eine Stange BC den Endpunkt C eines bei D gelagerten Hebels

fasst, an dessen Punkt Z der Mittelpunkt der Koppel drehbar be- festigt ist. Bei Hammermaschinen wird von der Verlängerung dieses Hebels über D hinaus die Luftpumpe angetrieben. Damit sich hierbei

‚der Punkt E möglichst genau proportional mit dem Kolben bewegt, muss die Stange BC möglichst lang gemacht werden. Dadurch rückt die Koppel weit vom Cylinder weg, so dass auch die Schieber- schubstange lang ausfällt. Um die Koppel in Schwingungen zu ver- setzen, ist an ihr ein Arm EF angebracht, der von einem Punkte der Kurbelstange aus bewegt wird. Da aber eine einfache Verbindungs- stange ihre Neigung zu stark ändern würde, schaltet Kirk einen um den Punkt @ der Kurbelstange drehbaren Hebel H@J ein, führt dessen einen Endpunkt .Jin einem Kreise um den festen Punkt K und bewegt die Koppel von seinem anderen Endpunkte H aus. Die günstigsten Längenverhältnisse der Stangen müssen ausprobiert werden. Man erhält aber keine besonders gleiehförmige Schieberbewegung.

Noch verwickelter sind die Steuerungen von Douglas“ und von

Payton**, bei denen die günstigsten Verhältnisse auch nur aus- probiert werden können.

Alle diese Abarten der Umsteuerung von Gooch haben bisher teils gar keine, teils nur eine sehr beschränkte Anwendung gefunden.

2. Kapitel.

Die Umsteuerung von Stephenson.'

$ 24. Beschreibung der Steuerung.

Die Steuerung von Stephenson ist die älteste der jetzt be- nutzten Umsteuerungen, zugleich die erste, die eine Änderung nicht nur des Drehungssinnes, sondern auch der Füllungsverhältnisse ge-

* Patentiert 1884. Engineering 1886, II, 104, an einer Lokomotive;

Engineering 1889, II, 316 u. Forts.

*#* Engineering 1888, II, 172.

+Nach Clark, Railway Machinery, ist diese Steuerung von Howe erfunden und nur von Stephenson zuerst bei seinen Lokomotiven angewendet worden.

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84 Die Umsteuerung von Stephenson.

stattete. Sie ist in den Fig. 30 u. 31 auf Taf. V im Gerippe dar- gestellt. ‚Dabei zeigen die kräftig ausgezogenen Linien wieder die Lage des Steuerungsgetriebes für den linken, die gestrichelten seine Lage für den rechten toten Punkt der Kurbel. In beiden Lagen steht auch die Steuerung selbst in ihrem toten Punkte.

Aus diesen Zeichnungen ist ersichtlich, dass die Steuerung von Stephenson, wie die von Gooch, auch zwei Exzenter besitzt, die ebenfalls als Vorwärts-Exzenter E, und Rückwärts- Exzenter E/ unterschieden werden. Beide haben stets gleiche Halbmesser und meistens auch gleiche Voreilwinkel, wie sie in den Figuren zunächst angenommen sind. Von den Exzentern gehen wieder zwei gleich lange Exzenterstangen nach den beiden Endpunkten einer Koppel, die hier auch einen passend ge- krümmten Gleitrahmen bildet. Die Stangen können ebenfalls of fene, Fig. 30, oder gekreuzte, Fig. 31, sein, je nachdem die Vorwärts- exzenterstange am oberen, die Rückwärtsexzenterstange am unteren Endpunkte der Koppel angreift, oder umgekehrt. Die Koppel fasst einen Stein, A, der am äusseren Endpunkte der geradlinig geführten Schieberstange AS befestigt ist und überträgt so die Bewegung auf den Schieber. Bei der zunächst vorausgesetzten symmetrischen An- ordnung steht die Koppelsehne für die beiden toten Punkte der Kurbel und für den toten Punkt der Steuerung senkrecht und symmetrisch zur Schubrichtung OS des Schiebers. In den Figuren sind diese beiden

Stellungen mit V’R’ und V”R” bezeichnet.

So weit wäre die Steuerung von Stephenson ganz ähnlich angeordnet, wie die von Gooch. Der Unterschied beider beruht nundarin, dass zur Änderung der Dampfverteilung bei Gooch die Schieberschubstange mit dem Steine in der Koppel_verstellt wurde, während bei Stephenson, wo diese Stange ganz fehlt, die Koppel über dem in der Schubrichtung verbleibenden Steine senkrecht zu 08 verschoben wird. Es ist selbstverständlich, dass dabei für Vorwärts- fahren der Endpunkt der Vorwärtsexzenterstange dem Steine genähert werden muss und umgekehrt. Die Koppel muss also nach der entgegen- gesetzten Seite verstellt werden, wie bei G00 ch die Schieberschubstange.

Um die Koppel so verstellen zu können, ist sie an einer Hänge- stange BR’ aufgehängt, oder durch eine solche unterstützt. Die Hängestange selbst ist an dem Aufwerfhebel CB der Steuerwelle C' befestigt, welche durch die an einem zweiten Hebel ('D angreifende Steuerstange vom Stande des Maschinenwärters aus eingestellt wird.

Die Koppel wird von der Hängestange "entweder in ihrer Mitte gefasst, und zwar gewöhnlich in der Mittellinie des Schlitzes, oder in dem

Beschreibung. 85 Angriffspunkte von einer der Exzenterstangen, wiein den Figuren. Infolge dieser Verstellung der Koppel braucht die Steuerung von Stephenson senkrecht zur Schubrichtung mehr Platz als die von Gooch.

An der Steuerwelle ist noch bei horizontalen Maschinen ein Gegengewicht oder eine Gegenfeder angebracht, die das Gewicht der Koppel, der Hängestange und die Hälfte des Gewichtes der Exzenter- stangen bei der Änderung der Einstellung ausgleichen soll. Vertikale Maschinen brauchen natürlich keine solche Ausgleichung.

Da die Schieberstange, der Schieber und der Stein für die Be- wegung in der Schubrichtung ein starres Ganzes bilden, so stimmt die Bewegung des Schiebers vollständig mit der des Steines überein.

Der Mittelpunkt des Steines bleibt aber selbst ununterbrochen in der Mittellinie des Koppelschlitzes. Zur Untersuchung der Dampfverteilung genügt es daher, die Bewegung desjenigen Punktes des Koppelschlitzes zu bestimmen, der sich gerade in der Schubrichtung OS befindet.

$ 25. Gestalt und Aufhängung der Koppel.

Die Gestaltdes Schlitzes in der Koppel bestimmt sich hier, wie bei

Gooch, aus der Bedingung, dass die Mittellage des Schiebers für alle Einstellungen der Steuerung ungeändert bleiben sollte. Bei Stephenson lässt sich diese Forderung allerdings nicht ganz genau erfüllen, aber doch mit einerfür alle Anwendungen durchaus genügen- den Annäherung.

“Den Ausgangspunkt für die Untersuchung müssen die beiden Totpunktlagen der Kurbel bilden, weil unter der Mittellage des Schiebers stets die Mitte zwischen seinen beiden zugehörigen Lagen verstanden wird. Ändert man nun die Einstellung der Steuerung für diese Totpunktlagen, so verschieben sich, s. Fig. 32, Taf. V, die End- punkte der Exzenterstangen, das sind auch die der Koppelsehne, in Kreisbögen v’, v”, r’, r’’ mit den Mittelpunkten E,, Ey, E) Er und von einem Halbmesser gleich der Länge / der Exzenterstangen.

Weiterhin müssen nun die Längen der Exzenterhalbmesser, der Exzenterstangen und der Koppelsehne gegenseitig so günstig voraus- gesetzt werden, dass der Winkelausschlag der Koppelsehne genügend klein bleibt, um ihre Vertikalprojektion stets ihrer wirklichen Länge gleich setzen zu dürfen. Ferner muss eine Aufhängung der Koppel angenommen werden, bei welcher sie, und also namentlich auch ihre beiden Endpunkte, für die beiden Totpunktlagen der Kurbel je in die gleiche Höhe gelangen. Gleichzeitig liegen diese Punkte aber auch je auf einem der vorhin genannten Kreise.

8 . Die Umsteuerung von Stephenson.

Für eine bestimmte Einstellung der Steuerung befindet sich dann die Mittellage eines Endpunktes der Koppel auf der zugehörigen Horizontalen in der Mitte zwischen den beiden Kreisen » oder r. In Fig. 32 sind diese Mittellagen für einige Höhen angegeben. Dabei wurde beidseitig als Grenze eine Einstellung angenommen, bei welcher je der eine Endpunktder Koppel in die Schubriehtung OS des Schiebers fällt. Die äussersten benutzten Punkte der Kreise v und r befinden sich daher in einem Abstande von OS, der gleich ist der ganzen Länge der Koppelsehne. Die zu jeder Einstellung gehörenden Mittel- lagen gehen am raschesten mit-dem Zirkel auszuprobieren. Sie sind, so weit sie überhaupt angegeben werden konnten, mit V oder R und dem Grade der Steuerung als Zeiger bezeichnet.

Will man aber Aufschluss über den Verlauf des geometrischen Ortes der Mittellage erhalten, so muss man sie auf einem Umwege bestimmen. Das ist in Fig. 32 für V_, geschehen. Die zugehörigen Totpunktstellungen des oberen Endpunktes der Koppelsehne befinden

sich dabei in den Schnittpunkten der Horizontalen durch V_, mit

den Kreisen v’ und v’, also in A und B. Zeichnet man nun um O mit der Länge der Exzenterstange als Halbmesser den mit v’ und v”

kongruenten Kreis c, der AB in C schneidet, zieht E,D || ELF| OC bis zu den Kreisen v’ und v”’ und ferner C'D und CF, so erhält man die

Parallelogramme OCDE, und OCFE}. Zieht man noch O@ || E,A

und OH|| E}B bis zum Kreise c, so werden O@AE, und OHBEY}

ebenfalls Parallelogramme. Hieraus folgt nun, dass die Strecken AG, CF,

BH und CD sämtlich unter sich und mit OE, und OE, parallel und

gleich sind und dass DC'F eine Gerade wird. Daher sind aber auch

AGFC und BHDCParallelogramme, so dass @F || ACB | DHist

und sich diese drei Geraden in gleichen Abständen folgen. Zieht man endlich noch @J und HN 1 AB, so ist ABHN = AAGJ und daher BN = AJ. Hieraus folgt nun, dass der gesuchte Mittelpunkt

der Strecke AB zusammenfällt mit dem Mittelpunkte der Strecke JN.

Dieser liegt aber auch im Schnittpunkte der Geraden GH und AB

und ist gleichzeitig Mittelpunkt der Sehne @H des Kreises c.

Die Sehne @H selbst bestimmt sich dabei auf Grund der letzten Ent- wickelung so, dass ihre Vertikalprojektion gleich ist der

Vertikalprojektion der Strecke E, Er. Sind die Stangen gekreuzt,

so ändert sich an dieser Entwickelung nichts Wesentliches, nur wird eine Zeichnung weniger deutlich, weil sich die GeradeDC'F und der Kreis c viel schleifender schneiden und gleichzeitig die Strecke AB kürzer ist.

Der geometrische Ort der Mittellagen zunächst des oberen End- punktes der Koppel fällt hiernach zusammen mit dem geometrischen